天线基本知识.ppt

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1、2009年7月天线基本知识1.天线的起源和发展1865年：麦克斯韦创立了麦格斯韦方程1888年：赫兹用实验证实电磁波辐射天线：理论与实验的完美结合从此，人造的无线电波充满了世界的每一个角落。今天，甚至在地下室、隧道等地方都存在着电磁波。军事、战争推动了天线的发展二次大战>雷达>雷达天线（第一应用背景）>通信天线（副产品）雷达天线的发展、技术积累和沉淀>今天的移动通信天线的技术基础种类繁多的雷达天线……>阵列天线>单、双极化基站天线>相控阵天线>多波束基站天线>自适应天线>智能天线雷达阵列天线走过的历程雷达阵列天线走过的历程雷达阵列天线走过的历程军事、战争推动了天线的发展二

2、次大战>雷达>雷达天线（第一应用背景）>通信天线（副产品）雷达天线的发展、技术积累和沉淀>今天的移动通信天线的技术基础种类繁多的雷达天线……>阵列天线>单、双极化基站天线>相控阵天线>多波束基站天线>自适应天线>智能天线雷达阵列天线走过的历程天线的任务是将发射机输出的高频电流能量转换成电磁波辐射出去，或将空间电波信号转换成高频电流能量送给接收机。由此，天线就可分为：发射天线、接收天线天线的发展趋势多频带多极化的微带天线多波束天线自适应天线智能天线天线的分类用途：通信天线、广播和电视天线、雷达天线、导航和测向天线工作波长：长波天线、中波天线、短波天线、超短波天线、微波天线特

3、色：圆极化天线、线极化天线、窄频带天线、宽频带天线、非频变天线、数字波束天线等基本振子的辐射尽管各类天线的结构、特性各不相同，但是分析它们的基础却建立在电、磁基本阵子的辐射机理上。电、磁基本阵子作为最基本的辐射源。电基本振子的辐射电基本阵子又称电流元，它是指一段理想的高频电流直导线，其长度l远小于波长，其半径a远小于l，同时振子沿线的电流I处处等幅同相。用这样的电流元可以构成实际的更复杂的天线，因而电基本振子的辐射特性是研究更复杂天线辐射特性的基础磁基本振子的辐射磁基本振子又称磁流元、磁偶极子。尽管他是虚拟的，迄今为止还不能肯定自然界中是否有孤立的磁荷和磁源存在，但是它可

4、以与一些实际波源相对应。发射天线的电参数电指标：描述天线工作特性的参数。它们是定量衡量天线性能的尺度。有方向函数、方向图、方向图参数、方向系数、天线效率、增益系数、天线的极化、有效长度输入阻抗与辐射阻抗、频带宽度。方向函数方向性：就是在相同距离的条件下天线辐射的相对值与空间方向的关系。若天线辐射的电场强度为把电场强度（绝对值）写成为场强方向函数。因此，方向函数可定义为方向图将方向函数用曲线描述处理，称之为方向图。方向图就是天线等距处，天线辐射场大小在空间中的相对分布随方向变化的图形。依据归一化方向函数而绘出的为归一化方向图。方向图参数实际的方向图要比电基本振子的复杂，通常

5、有多个波瓣，它可细分为主瓣、副瓣和后瓣。用于描述方向图的参数通常1.零功率波瓣宽度：指主瓣最大值两边两个零辐射方向之间的夹角。2.半功率波瓣宽度：指主瓣最大值两边场强等于最大值的0.707倍（或最大功率密度的一半）的两幅射方向之间的夹角。3.副瓣电平：指副瓣最大值与主瓣最大值之比，一般以分贝表示，即式中，4.前后比：指主瓣最大值与后瓣最大值之比，通常也用分贝表示。方向系数上述方向角参数虽能从一定程度上描述方向图的状态，但它们一般仅能反映方向图中特定方向的辐射强弱程度，未能反映辐射在全空间的分布状态，因而不能单独体现天线的定向辐射能力。为了更精确地比较不同天线之间的方

6、向性，需引入一个能定量地表示天线定向辐射能力的电参数，这就是方向系数。方向系数在同一距离及相同辐射功率的条件下，某天线在最大辐射方向上的辐射功率密度（场强的平方）和无方向性天线的辐射功率密度（场强的平方）之比，记为D。方向系数上述方向角参数虽能从一定程度上描述方向图的状态，但它们一般仅能反映方向图中特定方向的辐射强弱程度，未能反映辐射在全空间的分布状态，因而不能单独体现天线的定向辐射能力。为了更精确地比较不同天线之间的方向性，需引入一个能定量地表示天线定向辐射能力的电参数，这就是方向系数。方向系数在同一距离及相同辐射功率的条件下，某天线在最大辐射方向上的辐射功率密度（场强

7、的平方）和无方向性天线的辐射功率密度（场强的平方）之比，记为D。天线效率一般说来，载有高频电流的天线导体及其绝缘介质都会产生损耗，因此输入天线的实际功率并不能全部地转换成电磁波能量。可以用天线效率来表示这种能量转换的有效程度。天线效率定义天线辐射功率与输入功率之比。增益系数方向系数只是衡量天线定向辐射特性的参数，它只决定于方向图；天线效率则表示了天线在能量上的转换效能；而增益系数则表示了天线的定向收益程度。增益系数的定义是：在同一距离及相同输入功率的条件下，某天线在最大辐射方向上的辐射功率密度（或场强的平方）和理想无方向性天线